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碳纤维的物理性能及优点

碳纤维是由有机聚合物制成的,有机聚合物由碳原子连接在一起的长串分子组成。大多数碳纤维(约90%)是由聚丙烯腈(PAN)工艺制成的。少量(约10%)由人造丝或石油沥青工艺制造。

在制造过程中使用的气体、液体和其他材料会产生碳纤维的特定效果、质量和等级。碳纤维制造商使用专有配方和原材料组合来生产材料,通常他们将这些特定配方视为商业秘密。

具有最有效模量特性的最高等级碳纤维材料用于要求苛刻的应用,例如航空航天。

制造碳纤维涉及化学和机械过程。原料,被称为前体,被拉成长链,然后在厌氧(无氧)环境中加热到高温。高温不但没有燃烧,反而使纤维原子剧烈振动,几乎所有的非碳原子都被排出。

在炭化过程完成后,剩余的纤维由长而紧密连锁的碳原子链组成,剩下的非碳原子很少或没有。然后将这些纤维编织成织物或与其他材料结合,然后将长丝缠绕或模塑成所需的形状和尺寸。

哪些行业使用碳纤维?

碳纤维在航空航天领域的优势

  • 轻量级的,也许碳纤维在航空航天领域的最大优势之一就是它的轻量化。重量在航空航天中很重要,因为它在燃料消耗中起着重要作用。飞机、直升机或航天飞机越轻,升空所需的燃料就越少。此外,更轻的飞机可以用更少的燃料飞得更远,这意味着更少或不需要加油。燃料消耗是成本和环保意识的一个极其重要的因素。

  • 耐用,碳纤维的强度重量比是惊人的。它具有很高的抗拉强度,这意味着它在拉伸下具有令人难以置信的抗断裂能力。在航空航天领域,碳纤维部件可以帮助提高事故的生存能力。

  • 耐腐蚀-当某些金属接触时,它们会互相腐蚀。碳纤维在与金属或自身接触时不会引起腐蚀。这意味着在航空航天中使用碳纤维可以提高金属部件的寿命。

  • 耐化学性-碳纤维对化学物质也有相当的抵抗力。当暴露在强化学物质中时,它不会像其他材料那样变弱、腐蚀或破裂。

  • 耐温-大多数金属的膨胀和收缩取决于它们所处环境的温度。在航空航天领域,金属部件在起飞和着陆的几分钟内就会受到极其剧烈的温度变化。复合材料,如碳纤维,在受到快速温度变化的影响时不会急剧膨胀和收缩,这使得它们比金属更耐用。

汽车工业中的碳纤维

  • 赛车和跑车由于跑车的目标是速度快,碳纤维是在不影响安全性的情况下减少汽车整体重量的完美材料。宝马(BMW)、雪佛兰(Chevrolet)科尔维特(Corvette)和阿尔法罗密欧(Alfa Romeo)都在其高端车型的车身中加入了碳纤维部件,以提高速度和能源效率。碳纤维车身部件不仅仅是速度增强器。重量较轻的底盘也是电动汽车的理想选择。由于整车重量较轻,使用更小的电池可以达到相同甚至更高的性能水平,因为汽车行驶所需的能量更少。

  • 车轮和轮辋碳纤维为基础的车轮和轮辋已成为汽车行业最流行的应用材料之一,可作为附加组件或售后市场部件。碳纤维车轮的设计和制造减少了噪音和振动,同时提供了与在汽车底盘上使用碳纤维相同的重量轻但强度高的好处。与钢和铝相比,碳纤维在抑制高频噪音、振动和路面粗糙性方面做得更好,从而使车内更安静。

  • 〇高端室内设计轮辋是形式和功能的结合,但有时你只是想要一个圆滑的,高端的外观。碳纤维仍然是你的首选。通常由聚合物或铝制成的内部元件被碳纤维元件取代,以获得额外的细节。由于其耐用性,碳纤维也是一种很好的内饰材料。

采购产品碳纤维运动用品和设备

  • 网球,在网球运动中,碳纤维被用来制作形状独特、重量更轻的球拍。这可以让球员更快地击球。此外,与钢制或铝制球拍相比,他们对球拍的抓地力更好,从而更好地控制球拍。这些相同的参数也适用于其他球拍游戏,如壁球、羽毛球和壁球游戏。

  • 骑自行车,在自行车比赛中,时间就是一切。你被迫挑战自己的极限。你可以想象,骑自行车负重已经够难的了。在比赛中,当你试图通过急转弯和陡坡时,你的重型钢自行车的重量就更难了。这就解释了为什么骑自行车的人现在选择全碳纤维自行车,而不是铝合金自行车。碳纤维制成的自行车又轻又结实。因此,它可以承受高冲击,让你更快地到达终点线。

  • 高尔夫球,人们常说高尔夫球是精英的运动。因此,可以肯定地说,这里的球员在高尔夫球杆的设计和材料上没有放过任何犯错的机会。空间是留给最优秀的人的。很久以前,高尔夫球杆是由木头、铝合金、钢、玻璃纤维等材料制成的。今天,高尔夫球杆被设计成有不同的可调节部件。例如,你可以有一个由碳纤维手柄和木制底部制成的高尔夫球杆,反之亦然。这些新时代的球杆击球速度更快,挥杆也更精确。它更轻,给你更好的控制和足够的刚性,以承受最艰难的高尔夫球的打击,而不会留下凹痕或裂缝。

  • 滑雪板和滑雪板在暖季比赛中,碳纤维装备可能占据主导地位。然而,冷季运动也没有被抛在后面。有了碳纤维滑雪板和滑雪板,你将看到这项运动的巨大增长。现在越来越多的人不仅把滑雪作为一种爱好,而且还想在比赛中炫耀自己的实力。

  • 水上运动-无论是水球、划船、独木舟、皮划艇还是滑水,它们都使用碳纤维复合材料。从参与者使用的头盔到划船或滑水设备,再到独木舟本身。在你能想到的任何一项运动中,碳纤维都没有得到如此多的应用。由于其独特的特性,如提高抗拉强度,耐化学性和耐温性,碳纤维部件非常适合水上运动。在这里,碳纤维可以承受高冲击力,而且设备不会被腐蚀。

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